Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplung mit einer Schalteinheit für das Zuführen von Kühlöl zu zwei (Teil-) Kupplungen, die selektiv schließbar sind, um Drehmoment von einer gemeinsamen Antriebswelle entweder auf eine erste Abtriebswelle oder auf eine zweite Abtriebswelle zu übertragen. D. h., dass immer nur eine der beiden Kupplungen geschlossen ist, also Drehmoment überträgt, und die andere der beiden Kupplungen geöffnet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Hybridmodul für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, insbesondere mit einer P1-Hybrid-Anordnung, also einer Hybridanordnung, bei der die E-Maschine an der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine befestigt ist, mit zwei (Teil-) Kupplungen und einer solchen Schalteinheit.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Kupplungseinrichtungen mit Kühlölschalteinheiten bekannt. Zum Beispiel offenbart die
Der Stand der Technik hat jedoch immer den Nachteil, dass, wenn eine solche Kühlöleinrichtung in einer Doppelkupplung verbaut wird, die thermische Kühlung der Kupplung nicht ausreicht, wenn beide Teilkupplungen die gleiche, hälftige Kühlölmenge zugeteilt bekommen. Es wäre also notwendig, die Kühlölmenge erheblich zu steigern. Solche Kühlöleinrichtungen sind also nicht für herkömmliche Doppelkupplungen des Stands der Technik anwendbar.
Eine Doppelkupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus jeder der zuvor genannten
Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu verringern. Insbesondere soll eine Kühlölverteilung entwickelt werden, die für die Doppelkupplung anwendbar ist und verbessert ist. Insbesondere soll eine bedarfsgerechte Kühlölverteilung für ein Hybridmodul mit einer Doppelkupplung entwickelt werden, die besonders wenig Kühlöl benötigt.
Die Aufgabe der Erfindung wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Doppelkupplung eine Schalteinheit mit einem Schieber und damit wirkgekoppelte Fluidkanäle aufweist, die so miteinander in Wirkbeziehung gebracht sind, dass die Schalteinheit einer ausgewählten Kupplung Kühlöl in Abhängigkeit davon zuführt, welche der zwei Kupplungen drehmomentübertragend mit der ersten Abtriebswelle oder der zweiten Abtriebswelle verbunden ist. Das heißt, dass die Schalteinheit für die Kühlfluidverteilung abhängig von einem Öffnungs-/Schließzustand der zwei Kupplungen ein Kühlfluid zwischen den zwei Kupplungen verteilt.
Dies hat den Vorteil, dass nur diejenige Kupplung gekühlt wird bzw. stärker mit Kühlölfluid bzw. Kühlöl versorgt werden kann, die jeweils betätigt, d. h. geschlossen, ist. Dadurch ist es möglich, mit einer geringeren Kühlölmenge ein verbessertes Kühlergebnis für die Doppelkupplung zu erreichen. Es kann also auch ein effizientes Kühlen erfolgen mit einer geringeren Kühlölmenge, was dazu führt, dass die Kupplungen thermisch höher belastbar sind oder geringere Pumpverluste entstehen.
Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
Zudem ist es zweckmäßig, wenn die Schalteinheit so ausgelegt ist, dass sie der Kupplung, die drehmomentübertragend mit der ersten Abtriebswelle oder der zweiten Abtriebswelle verbunden ist, Kühlöl zuführt. Das heißt, dass sie einer ersten Kupplung Kühlöl zuführt, wenn die erste Kupplung geschlossen ist, und dass sie einer zweiten Kupplung Kühlöl zuführt, wenn die zweite Kupplung geschlossen ist. Im Umkehrschluss bedeutet dies auch, dass die Schalteinheit einer ersten Kupplung kein Kühlöl zuführt, wenn die erste Kupplung geöffnet ist, und dass sie der zweiten Kupplung kein Kühlöl zuführt, wenn die zweite Kupplung geöffnet ist. Dadurch wird die Kühlölverteilung also an den Kühlölbedarf angepasst, so dass immer nur diejenige Kupplung, die Drehmoment überträgt, also in Reibschluss ist, gekühlt werden muss. Ist eine Kupplung geöffnet, besteht kein Reibschluss zwischen den zwei Kupplungsteilen, so dass keine Reibungswärme entsteht.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Schieber so gelagert und ansteuerbar ist, dass er in Abhängigkeit von der Zufuhr von für das Betätigen der jeweiligen Kupplung genutzten Hydraulikmittel/Betätigungsöl so zwangsverlagert wird, dass er selektiv eine Kühlölzufuhr zu der betätigten, d. h. geschlossenen, Kupplung freigibt. So wird in vorteilhafter Weise die Betätigung der Kupplung hydraulisch mit der Steuerung der bedarfsgerechten Ölverteilung gekoppelt, so dass keine zusätzliche Steuerung nötig ist, um das Kühlöl optimal auf die betätigte Kupplung zu verteilen.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Schalteinheit so ausgelegt ist, dass der Schieber durch einen ersten Betätigungsöldruck zum Betätigen einer ersten Kupplung der zwei Kupplungen oder durch einen zweiten Betätigungsöldruck zum Betätigen einer zweiten Kupplung der zwei Kupplungen so verschoben wird, dass das Kühlöl der ersten Kupplung oder der zweiten Kupplung zugeführt wird. Die Schalteinheit ist also hydraulisch mit den Kanälen für den Betätigungsöldruck zum Betätigen der Kupplung verbunden, so dass die Zwangsverlagerung des Schiebers der Schalteinheit realisiert wird. Dadurch, dass kein zusätzliches Steuersystem verwendet werden muss, wird auch die Fehleranfälligkeit reduziert, da ohne einen Betätigungsöldruck auch die Kupplung nicht funktioniert, also mit vorhandenem Betätigungsöldruck auch die Schalteinheit für das Kühlöl funktioniert.
Ein günstiges Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Schalteinheit eine definierte Leckage aufweist, so dass zu den zwei Kupplungen in jeder Schaltstellung der Kupplungen eine geringe Kühlölmenge geführt wird. Dadurch fließt also auch bei geöffneter Kupplung eine verringerte Restmenge an Kühlöl zu der geöffneten Kupplung, so dass unter anderem die dort befindlichen Lagerstellen ausreichend gekühlt werden.
Zusätzlich ist es von Vorteil, wenn ein Kanal zum Fördern des Kühlöls fluidisch von einem Kanal zum Fördern des Betätigungsöls getrennt ist. Dadurch wird ausgeschlossen, dass ein Leck in einem der Kanäle sich auf die Funktionsfähigkeit des anderen der Kanäle auswirkt. Weiterhin wird dadurch ausgeschlossen, dass sich das Kühlöl mit dem Betätigungsöl vermischen kann.
Auch ist es zweckmäßig, wenn der Schieber/Kolbenschieber in eine erste Schaltstellung verlagerbar ist, in der zu der ersten Kupplung Kühlöl geführt wird, und die zweite Kupplung fluidisch von dem Kühlmittelstrom bis auf eine geringe Leckage getrennt ist. Der Schieber ist also so ausgelegt, dass, wenn z. B. die erste Kupplung betätigt, also aktiviert wird, sich der Schieber derart verschiebt, dass ein Großteil der Kühlölmenge in die für die erste Kupplung vorgesehenen Verteilerkanäle fließt. Dabei wird die Verschiebung des Schiebers durch das Aufbringen des Betätigungsöldrucks für die erste Kupplung erwirkt.
Ferner ist es von Vorteil, wenn der Schieber in eine zweite Schaltstellung verlagerbar ist, in der zu der zweiten Kupplung Kühlöl geführt wird, und die erste Kupplung fluidisch von dem Kühlmittelstrom bis auf eine geringe Leckage getrennt ist. Der Schieber befindet sich also in der ersten Schaltstellung, wenn die erste Kupplung mit Betätigungsdruck beaufschlagt wird, also geschlossen ist, und in der zweiten Schaltstellung, wenn die zweite Kupplung mit Betätigungsöldruck beaufschlagt wird, also geschlossen ist. Dies gilt für eine Kupplung, die als Normally-Open-Kupplung ausgeführt ist.
Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass ein Hybridmodul für einen Antriebsstrang des KFZs, mit zwei Teilkupplungen und einer erfindungsgemäßen Schalteinheit eingesetzt wird.
Dabei ist es möglich, dass die Kupplungen als Normally-Open-Kupplung oder als Normally-Closed-Kupplung ausgebildet sind. Sind die Kupplungen als Normally-Open-Kupplungen ausgeführt, wird der Kühlölstrom zur ersten Kupplung gelenkt, wenn Betätigungsöl zur ersten Kupplung gelenkt wird. Sind die Kupplungen als Normally-Closed-Kupplung ausgebildet, wird das Kühlöl dann zu der ersten Kupplung gelenkt, wenn die zweite Kupplung mit Betätigungsöldruck beaufschlagt wird, da das Beaufschlagen mit Betätigungsöldruck zu einem Öffnen der zweiten Kupplung führt.
Mit anderen Worten betrifft die Erfindung eine Doppelkupplung mit einer Schalteinheit zur Verbesserung der Kühlfluidverteilung in einem Hybridmodul. Dabei weist das Hybridmodul mindestens zwei fluid- bzw. ölgekühlte Kupplungen auf, bei denen die Verteilung von Kühlfluid bzw. Kühlöl stärker auf die eine bzw. auf die andere Kupplung erfolgt, die jeweils betätigt, also geschlossen, ist/wird. Das Kühlfluid wird mittels eines Steuerkolbens/Schiebers/Kolbenschiebers verteilt, der durch den zum Schließen der jeweiligen Kupplung aufgebrachten Betätigungsfluiddruck zwangsverschoben wird. Dabei können die Kupplungen solche Kupplungen sein, die in einer Ruhestellung offen (normally open) und/oder in einer Ruhestellung geschlossen (normally closed) sind.
In einem solchen Hybridmodul sind die zwei ölgekühlten Kupplungen vorhanden, wobei zum Betätigen/Schließen einer der beiden Teilkupplungen mittels eines Aktors oder einer Pumpe Betätigungsöldruck auf die eine Teilkupplung oder die andere Teilkupplung aufgebracht wird. Zum Kühlen der Kupplungen wird Kühlöl über einen separaten Kanal der einen Teilkupplung oder der anderen Teilkupplung zugeführt. Dabei werden das Drucköl zum Betätigen und das Kühlöl über Kanäle einer Ölverteilereinheit weitergeleitet. Da bei einem gleichmäßigen Verteilen des Kühlöls in den Kupplungen jede Teilkupplung nur die Hälfte der Kühlölmenge erhalten würde, kommt es zu einem thermisch ungünstigen Zustand, da jeweils nur eine der beiden Kupplungen Reibenergie einleitet, nämlich die Kupplung, die Drehmoment überträgt.
In der Ölverteilereinheit/Schalteinheit der Kupplung ist ein Schieber integriert, der beidseitig mit dem Betätigungsöldruck für die erste Kupplung oder die zweite Kupplung beaufschlagt werden kann. Bei einem Schließen der ersten Kupplung wird durch den Betätigungsöldruck für die erste Kupplung der Schieber so verschoben, dass ein Großteil der Kühlölmenge in die für die erste Kupplung vorgesehene Verteilerkanäle fließt. Durch eine definierte Leckage kann dafür gesorgt werden, dass immer noch eine verringerte Restmenge in Richtung der zweiten Kupplung und dort befindlicher Lagerstellen und anderer Bauteile fließt. Wird dann die zweite Kupplung aktiviert, verschiebt sich der Schieber so, dass ein Großteil der Kühlölmenge zu den für die zweite Kupplung vorgesehenen Verteilerkanälen fließt. Somit wird auch mit einer geringeren Kühlölmenge ein effizientes Kühlen erzielt, was zu thermisch höher belastbaren Kupplungen oder geringeren Pumpverlusten führt.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Figuren erläutert. Es zeigen:
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente werden mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die Schalteinheit 1 weist einen Schieber 7 und damit wirkgekoppelte Fluidkanäle 8, 9, 10, 11, 12 auf, die so miteinander in Wirkbeziehung gebracht sind, dass die Schalteinheit 1 einer ausgewählte Kupplung 2, 3 Kühlöl in Abhängigkeit davon zuführt, welche der zwei Kupplungen 2, 3 drehmomentübertragend mit der ersten Abtriebswelle 5 oder der zweiten Abtriebswelle 6 verbunden ist.
Die zwei Kupplungen 2, 3 sind Teil eines Hybridmoduls 13. In dem Hybridmodul 13 ist ein Torsionsschwingungsdämpfer 14 an einer Kurbelwelle, die als die Antriebswelle 4 dient, befestigt, so dass ein Motormoment auf eine Rotoreinheit 15 des Hybridmoduls 13 über eine Steckverzahnung 16 übertragen wird. Das Hybridmodul 13 enthält eine E-Maschine 17, die einen Stator 18 und einen konzentrisch dazu angeordneten Rotor 19 besitzt. Der Rotor 19 ist drehfest auf der Rotoreinheit 15 fixiert. Innerhalb dieser Rotoreinheit 15 sind die zwei Kupplungen 2, 3 integriert, wobei die Kupplungen 2, 3 ölgekühlt sind. Die Rotoreinheit 15 ist über ein erstes Wälzlager 20 in einem Gehäuse 21 des Hybridmoduls 13 gelagert. Über ein zweites Wälzlager ist die Rotoreinheit 15 auf einer Hohlwelle 22 gelagert.
Die Schalteinheit 1 besitzt einen ersten Betätigungsöldruckzuführkanal 8, der ausgelegt ist, um zum Betätigen der ersten Kupplung 2 Betätigungsöl zuzuführen, so dass die erste Kupplung 2 mit Betätigungsöldruck beaufschlagt wird und dadurch betätigt wird. Weiter besitzt die Schalteinheit 1 einen zweiten Betätigungsöldruckzuführkanal 9, der der zweiten Kupplung 3 Betätigungsöl zuführt, so dass die zweite Kupplung 3 mit Betätigungsöldruck beaufschlagt wird und dadurch betätigt wird. In der Schalteinheit 1 ist auch ein Kühlölzufuhrkanal 10 vorhanden, der Kühlöl in die Schalteinheit 1 einleitet.
Auch besitzt die Schalteinheit 1 einen ersten Kühlölkanal 11, der mit der ersten Kupplung 2 verbunden ist und ausgelegt ist, um der ersten Kupplung 2 Kühlöl zuzuführen. Zusätzlich besitzt die Schalteinheit 1 einen zweiten Kühlölkanal 1, der mit der zweiten Kupplung 3 verbunden ist und ausgelegt ist, um der zweiten Kupplung 3 Kühlöl zuzuführen.
Wenn die zweite Kupplung 3 mit Betätigungsöldruck beaufschlagt wird, wirkt der Betätigungsöldruck so über den zweiten Betätigungsöldruckzufuhrkanal 9 auf den Schieber 7 der Schalteinheit 1, dass dieser so verschoben wird, dass der Kühlölzufuhrkanal 10 mit dem zweiten Kühlölkanal 12 verbunden wird, so dass die zweite Kupplung 3 mit Kühlöl versorgt werden kann. Dadurch wird der Schieber 7 der Schalteinheit 1 also in die zweite Schaltstellung verschoben (vgl.
Je nach dem, ob der erste Betätigungsöldruckzufuhrkanal 8 oder der zweite Betätigungsöldruckzufuhrkanal 9 mit Betätigungsöldruck beaufschlagt wird, wird der erste Kühlölkanal 11 oder der zweite Kühlölkanal 12 mit dem Kühlölzufuhrkanal 10 verbunden. Sind die Kupplungen 2, 3 im Ruhezustand geöffnet (normally open), so erwirkt eine Betätigung der ersten Kupplung 2 eine Kühlölzufuhr zur ersten Kupplung 2 und eine Betätigung der zweiten Kupplung 3 eine Kühlölzufuhr zur zweiten Kupplung 3. Sind die Kupplungen 2, 3 im Ruhezustand geschlossen (normally closed), so erwirkt eine Betätigung der ersten Kupplung 2 eine Kühlölzufuhr zur zweiten Kupplung 3 und eine Betätigung der zweiten Kupplung 3 eine Kühlölzufuhr zur ersten Kupplung 2.
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